专利名称：具备布拉格薄膜与金属层的发光二极管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光二极管结构，尤其涉及具备布拉格薄膜与金属层的发光二极管。
背景技术：
参照图1所示，其为传统蓝光发光二极管的结构，其为在一蓝宝石基板1上依次成长一 N型氮化镓层2、一活化层3与一 P型氮化镓层4，并于该N型氮化镓层2与该P型氮化镓层4上分别镀上一 N型电极5与一 P型电极6后，即形成发光二极管结构。此传统蓝光发光二极管结构，其所发出的光为不定方向，因此大半的光会从蓝宝石基板1处散出，而无法作为显示光源使用，进而降低了光源的淬取效率。因此，已知为了增加光源的淬取效率，必须搭配封装模块中的反射材料才能将射向底部的光由正面或侧向反射出去，然而，即使镀有高反射的金属于发光二极管晶粒的背面，因金属本身具有吸光的特性，会降低底部反射的效率，仍无法有效增加光源的淬取效率。
发明内容
因此，本发明的主要目的在于提供一种具有高反射率的发光二极管结构，以增加发光亮度。基于上述目的，本发明提供一种具备布拉格薄膜与金属层的发光二极管，其包含一蓝宝石基板、一布拉格薄膜、一发光层与一金属层，其中发光层成长于该蓝宝石基板上， 该布拉格薄膜设于该蓝宝石基板远离该发光层的一侧，且该布拉格薄膜具有至少两个薄膜层，该至少两个薄膜层为两种不同折射率的材料交互叠置，而该金属层设于该布拉格薄膜上。据此，本发明的优点在于，可通过形成于该蓝宝石基板之下的布拉格薄膜与金属层，具有极高的反射率，提供作为高反射率的区域，以反射该发光层所产生的光，使得朝下射出的光再一次反射而由表面或侧边出光，以大幅提升光的淬取效率。
图1为已知发光二极管结构的剖面图。图2为本发明发光二极管结构的剖面图。图3为本发明的布拉格薄膜的剖面图。图4为本发明的发光示意图。图5为本发明的波长-反射率曲线图。图6为本发明的入射角-反射率的曲线图。
具体实施方式
因此，有关本发明的详细内容及技术说明，现以实施例来作进一步说明，但应了解的是，该实施例仅用于例示说明，而不应被解释为本发明实施的限制。参照图2所示，本发明为一种具备布拉格薄膜与金属层的发光二极管，其包含一蓝宝石基板10、一布拉格薄膜20、一发光层30与一金属层40，该发光层30成长于该蓝宝石基板10上，且该布拉格薄膜20设于该蓝宝石基板10的远离该发光层30的一侧，并且该金属层40设于该布拉格薄膜20上。另外，该发光层30包含一 N型半导体层31、一活化层32与一 P型半导体层33，其中该N型半导体层31与该P型半导体层33上分别镀有一 N型电极34与一 P型电极35， 并且该N型半导体层31与该P型半导体层33为选自氮化镓(GaN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝铟镓(AlInGaN)、磷化镓(GaP)、磷化铝铟镓(AlInGaP)、磷化铝铟(AlInP)与砷化铝镓 (AlGaAs)的任一种制成，而该活化层32为氮化镓(GaN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝铟镓 (AlInGaN)、磷化镓(GaP)、磷化铝铟镓(AlInGaP)、磷化铝铟(AlInP)与砷化铝镓(AWaAs) 中的任一种的量子井(QuantumWel 1)搭配阻挡层(Barrier)的周期性结构。一并参照图3所示，该布拉格薄膜20具有至少两个薄膜层21、22，该至少两个薄膜层21、22为两种不同折射率的材料交互叠置，即该布拉格薄膜20为多层膜结构，此处为了表示的方便，仅绘制四个来代表。另外，该布拉格薄膜20中，折射率较高的薄膜层21可以选自折射率(Refraction Index)大于1. 7的高折射率光学薄膜材料(如二氧化钛(Ti02)、 多氮化硅(SiNx)、五氧化二钽(Ta205)、氧化锆(Zr2O3))中的任一种，折射率较低的薄膜层 22可以选自折射率(Refraction Index)低于1. 7的低折射率光学薄膜材料(如二氧化硅 (SiO2)、氟化镁(MgF2)中的任一种。另外，该金属层40可以由银与铝中的任一种制成。参照图4所示，本发明于蓝宝石基板10下面，设置该布拉格薄膜20与该金属层 40，且该布拉格薄膜20交互排列两种不同折射率的材料，因而可提供作为高反射率的区域，从而可反射该发光层30所产生的光，使得朝下射出的光再一次反射而由表面或侧边出光，以提升光淬取效率。参照图5与图6所示，本发明的布拉格薄膜20可经优化而具有优化的厚度与材料堆栈，其优化方式为通过计算机仿真软件以类似布拉格反射镜的结构做优化。传统布拉格反射镜是以两种不同材料的介电层交叉堆栈，其每种材料在相互堆栈的过程中的光学厚度是相同的，可以称其周期性堆栈交错组合为一组布拉格反射镜。而具有优化的布拉格薄膜 20是以一组以上的布拉格反射镜所组合而成，此外具有优化的各层光学厚度于每组布拉格反射镜是不相同的，在镀完具有优化布拉格薄膜20后，于最后一层镀上铝或银系列的金属层40，以提供全角度的高反射特性。而本发明的实施例，其优化后薄膜各层结构如下第一层(Ist)SiO2 λ/(4η)；第二层(2nd) TiO2 λ / (4η)；第三层(3rd) SiO2 λ/ (4η)；第四层(4th)Ti02 :λ/(4η)；第五层(5th) SiO2 :5 λ /(4η)；第六层(6th)TiO2 :3 λ / (4η)；第七层(7th) SiO2 :2. 41 λ/(4η)；第八层(8th) TiO2 1. 2 λ / (4η)；第九层(9th) SiO2 2. 43 λ/(4η)；第十层(IOth)TiO2 :0. 5 λ/(4η)；其中λ为入射光的波长、η为正整数。如图5所示，其光垂直组件由正上方射入，其中光反射率曲线5Α为传统使用纯铝的曲线图，光反射率曲线5Β为本发明使用该布拉格薄膜20与该金属层40 (使用铝)的曲线图，光反射率曲线5C则为优化后的布拉格薄膜20与该金属层40 (使用铝)的曲线图，由图可知，使用布拉格薄膜20的光反射率曲线5B、5C明显高于传统的光反射率曲线5A，S卩，可增加反射率而提升光淬取效率。 而如图6所示，光反射率曲线6A为460nm光波于传统使用纯铝于不同角度入射的曲线图，光反射率曲线6B则为使用该布拉格薄膜20与该金属层40 (使用铝)的曲线图，光反射率曲线6C则为优化后的布拉格薄膜20与该金属层40 (使用铝)的曲线图，如图所示， 使用优化后的布拉格薄膜20其在不同的入射角都具有良好的反射率，因此可大幅地提高光淬取效率。
权利要求
1.一种具备布拉格薄膜与金属层的发光二极管，其特征在于，包含一蓝宝石基板(10)；一发光层(30)，所述发光层(30)成长于所述蓝宝石基板(10)上；一布拉格薄膜(20)，所述布拉格薄膜00)设于所述蓝宝石基板(10)的远离所述发光层(30)的一侧，且所述布拉格薄膜00)具有至少两个薄膜层01、22)，所述至少两个薄膜层01、22)为两种不同折射率的材料交互叠置；以及一金属层(40)，所述金属层00)设于所述布拉格薄膜00)上。
2.根据权利要求1所述的具备布拉格薄膜与金属层的发光二极管，其特征在于，所述发光层(30)包含一 N型半导体层(31)、一活化层(3 与一 P型半导体层(33)。
3.根据权利要求2所述的具备布拉格薄膜与金属层的发光二极管，其特征在于，所述 N型半导体层(31)与所述P型半导体层(33)上分别镀有一 N型电极(34)与一 P型电极 (35)。
4.根据权利要求2所述的具备布拉格薄膜与金属层的发光二极管，其特征在于，所述N 型半导体层(31)与所述P型半导体层(3 由氮化镓、氮化铟镓、氮化铝铟镓、磷化镓、磷化铝铟镓、磷化铝铟与砷化铝镓中的任一种制成。
5.根据权利要求2所述的具备布拉格薄膜与金属层的发光二极管，其特征在于，所述活化层(3 为氮化镓、氮化铟镓、氮化铝铟镓、磷化镓、磷化铝铟镓、磷化铝铟与砷化铝镓中的任一种的量子井搭配阻挡层的周期性结构。
6.根据权利要求1所述的具备布拉格薄膜与金属层的发光二极管，其特征在于，所述布拉格薄膜00)的薄膜层折射率较高者为折射率大于1. 7的高折射率光学薄膜材料，所述布拉格薄膜00)的薄膜层折射率较低者为折射率低于1. 7的低折射率光学薄膜材料。
7.根据权利要求6所述的具备布拉格薄膜与金属层的发光二极管，其特征在于，高折射率光学薄膜材料选自二氧化钛、多氮化硅、五氧化二钽、氧化锆中的任一种。
8.根据权利要求6所述的具备布拉格薄膜与金属层的发光二极管，其特征在于，低折射率光学薄膜材料选自二氧化硅、氟化镁中的任一种。
9.根据权利要求1所述的具备布拉格薄膜与金属层的发光二极管，其特征在于，所述金属层GO)选自银与铝中的任一种。
10.根据权利要求1所述的具备布拉格薄膜与金属层的发光二极管，其特征在于，所述布拉格薄膜00)优化后的材料与厚度依次为，第一层二氧化硅、λΛ4η)；第二层二氧化钛、λΛ4η)；第三层二氧化硅、λΛ4η)；第四层二氧化钛、λ Λ4η)；第五层二氧化硅、 5λΛ4η)；第六层二氧化钛、3 λ Λ4η)；第七层二氧化硅、2. 41 λ Λ4η)；第八层二氧化钛、1.2 λ/(4η)；第九层二氧化硅2. 43 λ/(4η)；第十层二氧化钛、0. 5 λ /( )，其中λ 为入射波长，η为正整数。
全文摘要
本发明涉及一种具备布拉格薄膜与金属层的发光二极管，其于一蓝宝石基板下面镀上一布拉格薄膜与一金属层，该布拉格薄膜为多层具有两种不同折射率的光学薄膜叠置而成，且可经光学运算而具有优化的厚度与材料堆栈，由此该布拉格薄膜与该金属层可形成高反射率区域，且对不同入射角的入射光都具有良好的反射率，可反射该发光层所产生的光，使得朝下射出的光再一次反射而由表面或侧边出光，以大幅提升光淬取效率。
文档编号H01L33/44GK102299229SQ201010210538
公开日2011年12月28日 申请日期2010年6月22日 优先权日2010年6月22日
发明者李逸骏, 颜良吉 申请人:联胜光电股份有限公司